FABRIKASI DAN KARAKTERISASI ANTENA MIKROSTRIP OMNI DIRECTIONAL BERSTRUKTUR LARIK GAP FOLDED DIPOLE
Yulia Dyah R
1), Yono Hadi P
2)Jurusan Fisika Fakultas Metematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Kampus ITS Sukolilo, Surabaya 60111 Telp: (031)-5943351, Fax: (031)-594331
E-mail: [email protected]
1), [email protected]
2)Abstrak
Telah dilakukan fabrikasi dan karakterisasi Antena mikrostrip omni directional berstruktur larik gap folded dipole. Parameter-parameter fisis yang dikarakterisasi meliputi VSWR (Voltage Standing Wave Ratio), Return Loss, Impedansi, Gain, Bandwitdh, dan pola radiasi. Substrat yang digunakan pada penelitian ini adalah FR4 dengan permitivitas relatif r 4,3. Kedua antena yang difabrikasi memiliki pola radiasi radial ke segala arah dengan gain 12,14 dB. Panjang stripline berpengaruh pada kondisi match impedance antara antena dengan konektor, sehingga memiliki VSWR 1,17 dengan return loss - 16,029 dB, dan VSWR 1,14 dengan return loss -21,48 dB. Panjang dipole λ/8 menghasilkan dua frekuensi resonansi pada frekuensi kerja 2,073 GHz dan 2,35 GHz, sedangkan panjang dipole λ/4 menghasilkan sebuah frekuensi resonansi pada frekuensi kerja 2,35 GHz.
Kata kunci : Return Loss, VSWR, dipole, frekuensi resonansi, antena Omni directional
1. PENDAHULUAN
Antena mikrostip dipole atau folded dipole digunakan untuk memancarkan atau menerima gelombang EM dalam dua arah.
Dipole juga dapat dipakai untuk tujuan satu arah saja, dengan syarat memberikan reflektor pada salah satu sisi yang sejajar dengan arah panjang dipolenya. Selama ini struktur geometri antena mikrostrip omni umumnya berupa larik helix, step dan biconical. Riset akhir-akhir ini banyak tertarik dengan pemanfaatan dipole sebagai antena omni dengan cara mengatur jumalah lariknya. Pengaturan jumlah larik digunakan karena sebuah dipole mempunyai pola donut, sehingga menambah jumlah larik berarti akan merubah pola donut menjadi omni. Penelitian ini mencoba menganalisa 2 antena mikrostrip yang berbeda panjang dipole(
4 dan
8 ) dan lebar striplinenya, dimana masing-
masing berisi 4 larik dipole. Penelitian diharapkan dapat mengetahui sifat panjang dipole pengaruhnya terhadap jumlah frekuensi resonansi, dan lebar stripline pengaruhnya terhadap VSWR.
2. LANDASAN TEORI 2.1 ANTENA MIKROSTRIP
Antena mikrostrip adalah suatu antena yang terbuat dari strip (patch) logam yang sangat tipis (t << λ
0, dengan λ
0panjang gelombang di ruang hampa) yang diletakkan pada jarak pecahan kecil panjang gelombang (h << λ
0yang pada umumnya adalah 0,003 λ
0≤ h ≤ 0,005 λ
0) di atas ground plane.
Mikrostrip sendiri adalah lapisan konduktor
tipis yang dipisahkan oleh udara atau
dielektrik dengan konstanta dielektrik
biasanya dalam rentang 2,2 ≤ ε
r≤ 12 yang
berfungsi untuk memancarkan atau menerima gelombang elektromagnetik. Antena mikrostrip meradiasikan gelombang elektromagnetik disebabkan karena terjadinya pass through medan listrik di sepanjang tepi antena. Medan ini akibat dari ketidakkontinyuan saluran yang memberikan efek radiasi. Setiap struktur desain dari antena mikrostrip memiliki kemampuan yang berbeda dalam merespon gelombang elektromagnetik yang selanjutnya berakibat pada frekuensi yang diterima. Keunggulan antena mikrostrip terutama kompatibel dengan desain MMIC (Monolitic Microwave Integrated Circuit ). Kekompakan dan ketahanannya yang ekstrim (ruggedness) meluaskan pemanfaatannya pada aeroscape dan komunikasi satelit [8].
2.2 ANTENA OMNI DIRECTIONAL Pada gambar 1 ditunjukkan suatu radiasi dari antena dipole yang dikonsentrasikan ke dalam suatu daerah yang terlihat seperti donut, dengan posisi antena dipole yang vertikal yang disebut dengan “hole” dari
“donut”. Sinyal dari suatu antena omni directional radiasinya 360 derajat. Penguatan tertinggi, terlihat saat tekanan berada di puncak bagian donut[12].
Gambar 1 Antena Donat Dipole Radiasi dari antena dipole sama-sama dalam semua arah di setiap sumbu axis-nya, tetapi
radiasinya tidak terlalu panjang dari kawatnya sendiri. Gambar bagian samping dari radiator antena dipole seperti gelombang radiasi pada gambar 2.3. Gambar ini juga mengilustrasikan bentuk antena dipole
”gambar 8” dalam bentuk-bentuk radiasinya jika digambarkan dari samping seperti antena yang tegak lurus. Antena omni directional umumnya digunakan untuk desain point-to- multipoint dengan menggunakan topologi star [12].
2.3 VSWR
Voltage Standing wave ratio merupakan ukuran ketidakcocokan antara impedansi beban antena dan impedansi pada saluran transmisi. Standing wave dapat terjadi jika ada dua gelombang yang erlawan menjalar pada medium yang sama. Hal ini direpresentasikan dangan besaran VSWR antara 1 sampai tak berhingga.
min max min max
I I V
SWR V (1)
Hubungan VSWR dengan koefisien pantul (ρ), dapat dinyatakan sebagai berikut:
ρ 1
ρ VSWR 1
(2)
Dengan ρ: koefisien refleksi [4].
2.4 Panjang Gelombang Antena
Sebagaimana perambatan gelombang,
kecepatan rambat gelombang
elektromagnetik diperoleh dari perkalian frekuensi dan panjang gelombang. Kecepatan rambat gelombang di ruang hampa f λ
o, sedangkan didalam mikrostrip adalah kecepatan v
p= f 𝝀
g. Permitivitas efektif mikrostrip dapat dituliskan dengan persamaan :
)
2/ ( o g
eff
(3)
Atau
eff
g
0 (4)
Dengan
𝝀
o= panjang gelombang elektromagnetik dalam Mikrostrip.
𝝀
g= panjang gelombang elektromagnetik dalam ruang hampa[8].
3. METODOLOGI 3.1 Desain
Pada penelitian ini hal pertama yang dilakukan adalah mendesain antena omni directional dengan pengukuran yang telah dilakukan.
Gambar 2 Desain antena
L1 = 70 mm, L2 = 50 mm, L3 = 120 mm, L4
= 70 mm, L5 = 50 mm, L6 = 560mm L7 = 200mm, L8 = 720mm.
3.2 Fabrikasi antenna
Peralatan yang digunakan pada fabrikasi dan pengujian antena adalah PCB (Printed Circuit Board) dengan substrat fiber tebal 1 mm dengan nilai ε
rsebesar 4.3 [2], dan Network Analyzer Anritzu MS 8604A.
PCB yang dipilih double side karena memiliki keuntungan yang lebih praktis.
Fabrikasi dilakukan dengan metode etching dengan larutan Fe(ClO
2)
3(Ferric Chloride)[7]. Setelah gambar antena dicetak pada PCB. Antena juga dihubungkan dengan konektor 50 Ω. Bentuk fisik antena yang sudah difabrikasi dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3 (a) Antena tampak depan dan (b) Antena tampak belakang 4. HASIL
Fabrikasi dan pengukuran yang telah dilakukan memberikan hasil bahwa untuk antena mikrostrip omnidirectional berstruktur larik gap folded dipole yang bekerja pada frekuensi 2.35 GHz mempunyai pola radiasi sebagai berikut:
Gambar 4 Pola Radiasi Horisontal dan Vertikal
vertikal Horisontals
